Світове споживання енергії — це загальна енергія, яка використовується всією людською цивілізацією.
Здебільшого, вимірювана на рік, вона вміщує всю енергію, що споживається від будь-якого джерела енергії, котре застосовується людством у кожній промисловій та технологічній галузях усіма країнами. Вона не враховує енергію витрачену на приготування їжі, й обсяг від прямого спалювання біомаси, оскільки це важко визначити. Світове споживання енергії, що є джерелом існування цивілізації, глибоко впливає на соціально-економічну та політичну царини людства.
Установи, як от Міжнародне енергетичне агентство (MEA, англ. ІЕА), Адміністрація енергетичної інформації США (EIA) і Європейське агентство з охорони довкілля (EEA), час від часу визначають та оприлюднюють енергетичні дані. Досконалі відомості про рівень споживання енергії у світі та розуміння цього, можуть виявити узагальнені напрямки і закономірності, які здатні допомогти вирішити поточні енергетичні питання та пришвидшити рух людства до загальнокорисних рішень.
Кероване використання енергоресурсів має важливе значення, тож «…задоволення потреб сьогодення, без шкоди здатності майбутніх поколінь забезпечувати власні запити, має стати основоположним принципом діяльності […] підприємств» (Організація Об’єднаних Націй, 1987).
Загальне
Тісно пов'язаною зі споживанням енергії, є загальна первинна енергія (TPES), яка на всеосяжному рівні, означає повне виробництво енергії за вирахуванням змін у сховищах. Оскільки зміни щодо зберігання енергії протягом року незначні, значення TPES можуть використовуватися як оцінка споживання енергії. Проте, TPES не враховує ефективність перетворення, завищує види енергії з низькою продуктивністю перетворення (наприклад, вугільної, газової та ядерної) і занижує види енергії, вже враховані у перетворених формах (наприклад, фотоелектричні або гідроелектричні). За оцінками МЕА, 2013 року загальний обсяг первинної енергії (TPES) склав 1,575 × 1017 Вт·год (= 157,5 ПВт·год, 157,500 ТВт·год, 5,67 × 1020 джоулів або 13,541 × 106 тне). З 2000 по 2012 рік, вугілля стало джерелом енергії з найбільшим показником зростання. Використання нафти і природного газу також, супроводжувалося значним збільшенням, за яким іде гідроенергетика та поновлювані джерела енергії. Відновлювана енергетика, за цей час зростала швидше, ніж будь-коли в історії. Попит на ядерну енергію зменшився, частково через ядерні катастрофи (наприклад, у США Трі-Майл-Айленд—1979 року, в Україні Чорнобиль—1986 року і Японії Фукусіма—2011 року).
2011 року, витрати людства на енергію, склали понад 6 трильйонів доларів США, або близько 10 % світового валового внутрішнього продукту (ВВП). Європа споживала близько чверті світових енергетичних видатків, Північна Америка — близько 20 %, а Японія — 6 %.
Спільне світове споживання первинної енергії розподілене за видами палива, 2019 року
Вугілля (27 %) Природний газ (24,2 %) Гідро (поновлювані джерела енергії) (6,4 %) Ядерна (4,3 %) Нафта (33,1 %) Інші (поновлювані джерела енергії) (5 %)
Огляд
Енергопостачання та споживання Світовий загальний обсяг первинної енергії (TPES) або «первинна енергія» відрізняється від світового кінцевого енергоспоживання, через те, що велика
частина енергії, яку набуває людина, втрачається як інші форми енергії під час перетворення на її корисні види, та постачання з початкового місця отримання, споживачам. Наприклад, коли нафта добувається з землі, вона повинна бути перероблена на бензин або дизельне пальне, щоб його можна було використовувати в автомобілях та доправляти на великі відстані до заправних станцій, де ним можуть користуватись споживачі. Всесвітнє кінцеве енергоспоживання, стосується частки первинної енергії у світі, яка зрештою, застосовується людьми.
2014 року, світове первинне енергопостачання склало 155,481 ТВт·год або 13,541 тне, водночас світове кінцеве споживання енергії становило 109,613 ТВт·год або на 29,5 % менше загальної пропозиції. Світове кінцеве споживання енергії, вміщує також продукти: мастильні матеріали, асфальт та нафтопродукти, котрі мають вміст хімічної енергії, але не використовуються як паливо. Це, не енергетичне споживання, 2012 року становило 9,404 ТВт·год.
Загальне постачання первинної енергії 13,972 тне 2017 року, за джерелами (МЕА, 2019)
Нафта (32,0 %) Вугілля / торф / сланці (27,1 %) Природний газ (22,2 %) Біопаливо та відходи (9,5 %) Гідроенергія (2,5 %) Інші (поновлювані джерела енергії) (1,8 %) Ядерна (4,9 %)
Адміністрація енергетичної інформації Сполучених Штатів (EIA), час від часу поширює звіти про світові витрати для більшості видів первинних енергоресурсів. 2013 року, очікуване споживання енергії у світі, повинно було скласти 5,67 × 1020 джоулів або 157,481 ТВт·год. За даними EIA, загальне світове споживання енергії за минулі роки, становило 143,851 ТВт·год 2008 року, 133,602 ТВт·год 2005 року, 117,687 ТВт·год 2000 року та 102,569 ТВт·год 1990 року. 2012 року, приблизно 22 % світової енергії, споживалося Північною Америкою, 5 % — Південною та Центральною Америками, 23 % — Європою та Євразією, 3 % — Африкою, а 40 % — в Азійсько-Тихоокеанському регіоні.
Від первинної до кінцевої енергії
Енергетичні потоки від видобутку та спалювання викопного палива або виробництва ядерної чи відновлюваної енергії (первинна енергія), до споживання кінцевим споживачем (підсумкова енергія), відстежуються енергетичними балансами. Оскільки процеси перетворення та доправлення енергії завжди призводять до різних втрат, остаточна енергія завжди нижча, ніж первинна.
Різниця може бути невеликою, наприклад, для нафтової промисловості, продуктивність якої в деяких випадках є близькою до 1 (наприклад, на одну тонну пального, спаленого в двигуні внутрішнього згоряння, припадає лише трохи більше ніж одна тонна нафти з саудівської нафтової свердловини; однак це не стосується глибоководних морських родовищ, важкої нафти, сланцевого газу чи навіть канадійських бітумів, виробнича дохідність яких може бути чинником, що обмежує їхнє використання, незалежно від ціни).
З іншого боку, різниця дуже значна, якщо це паливо перетворюється на механічну енергію (тоді, можливо, й на електричну), оскільки коефіцієнт корисної дії цього процесу, становить щонайбільше близько 40% (наприклад: для 1 тне у вигляді електроенергії, спожитої вдома, виробник спалив 2,5 тне на своїй вугільній електростанції, яка наразі є найпоширенішим видом електростанцій у світі). У разі безпосереднього виробництва електроенергії (гідроелектроенергії, фотоелектричної, геотермальної тощо), перетворення на відповідну первинну енергію залежить від обставин, а використовуваний коефіцієнт перетворення має бути вказано (див. нижче): для обліку виробництва гідроелектростанції, кіловат-години можуть бути безпосередньо перетворені на тне, відповідно до фізичного еквівалента енергії 11,630 кВт·год = 1 тне; але якщо ми поставимо собі питання «скільки вугільних електростанцій може замінити ця гідроелектростанція?», потім помножте це на 2,5.
Перетворення для електротехнічного виробництва Коли справа доходить до перетворення електричної енергії, вираженої в кіловат-годинах (або кратних їй) на первинну енергію, виражену в тне, зазвичай зустрічаються два методи:
теоретичний або метод «кінцевої енергії»: кількість тне, просто обчислюється відповідно до фізичної еквівалентності енергії, наведеної вище;
«еквівалент виробництва» або «метод заміщення», який вказує на кількість тне, необхідну для виробництва цих кіловат-годин. Для цього ми вводимо коефіцієнт корисної дії (ККД), на який ми повинні помножити кількість тне, щоб отримати значення в кіловат-годинах. Наприклад, враховуючи ефективність 38%, ми маємо 1 ТВт·год = 106 МВт·год = 0,086 (1 ТВт·год = 0.086 Мтне) / 0,38 × 106 тне = 0,226 Мтне. Отже, прийнято, що 1 ТВт·год еквівалентна 0,226 Мтне (а не 0,086 Мтне), оскільки ми вважаємо, що для отримання 1 ТВт·год треба виробити або необхідно було виробити 0,226 Мтне.
Метод, прийнятий міжнародними установами (Міжнародне енергетичне агентство, Євростат тощо), є досить складним, оскільки в ньому застосовуються два різні методи та два відмінні коефіцієнти залежно від типу первинної енергії, з якої виробляють електроенергію:
електроенергія, вироблена атомною електростанцією: коефіцієнт 33%;
електроенергія, вироблена геотермальною електростанцією: коефіцієнт 10%;
усі інші форми електроенергії: теоретичний метод або метод енергетичного вмісту, який передбачає використання коефіцієнта перетворення 100%.
На відміну від цього, Управління енергетичної інформації США та статистика BP, використовують проксі-метод.
У цій статті також використовується цей метод заміщення або еквівалентний метод виробництва з продуктивністю перетворення 38%, для всіх джерел електричної енергії. Дійсно, ми розглядаємо енергію, яку довелося б витратити на тепловій електростанції з ККД 38% для виробництва цієї електричної енергії. Це найкращий спосіб порівняти різні енергії між собою.
Виробництво електроенергії Загальний обсяг споживаної електроенергії в усьому світі 2013 року, склав 19,504 ТВт·год, 2008 року — 16,503 ТВт·год, 2005 року — 15,105 ТВт·год, а 2000 року — 12,116 ТВт·год. Наприкінці 2014 року, загальна встановлена потужність електрогенерації у світі, сягала майже 6,142 ТВт (мільйонів МВт) яка враховує лише установки з виробництва енергії, з'єднані з місцевими електричними мережами. Водночас, невідома кількість тепла та електроенергії споживаної поза мережею, використовується окремими селами та галузями. 2014 року, частка світового споживання енергії на виробництво електроенергії за джерелами, складала: вугілля — 40,8 %, природного газу — 21,6 %, атомної — 10,6 %, гідроенергетики — 16,4 %, інших джерел — сонячного, вітрового, геотермального, біомаси та інше — 6,3 %, а нафта — 4,3 %. Вугілля та природний газ, були найпоширенішим енергетичним паливом для виробництва електроенергії. Світове споживання електроенергії 2012 року, становило 18,608 ТВт·год. Ця цифра приблизно на 18 % менше за усю вироблену електроенергію, через втрати: в енергосистемі, під час зберігання, перетворення та власне споживання електростанціями (валове виробництво). Теплоелектростанції (ТЕЦ), використовують частину тепла, яка інакше могла-б витрачатися на будівництво або промислові потреби.
Світове виробництво електроенергії 2018 року (26,700 ТВт·год), за джерелами (IEA, 2019)
Вугілля / торф (38 %) Природний газ (23 %) Гідроенергетика (19 %) Ядерна енергетика (10 %) Нафта (3 %) Інші (поновлювані джерела енергії) (7 %)
Україна, виробництво електроенергії за типом електростанцій, 2019 АЕС (ядерна енергетика) — 51,2 % ТЕЦ/ТЕС (вугілля, природний газ, торф) — 35,2 % ГЕС/ГАЕС (гідроенергетика) — 5,1 % СЕС/ВЕС/Біомаса (відновлювана енергетика) — 7,3 % Блок-станції (електростанції, які належать споживачеві, працюють в енергетичній системі України і підпорядковуються її диспетчерському керуванню) — 1,2 %
2016 року, коли загальна світова енергія складалася з: 80 % викопного палива, 10 % біопалива, 5 % ядерного палива та 5 % відновлювальних джерел (гідроенергія, вітер, сонячна енергія, геотермальна енергія), лише 18 % загальної світової енергії, було у вигляді електроенергії. Більша частина інших 82 %, використовувалася для опалення та транспортування.